IT202100023963A1

IT202100023963A1 - Scintillation probe of the active collimator type

Info

Publication number: IT202100023963A1
Application number: IT102021000023963A
Authority: IT
Original assignee: Ng Detectors S R L
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2023-03-17
Also published as: WO2023042108A1

Description

Sonda a scintillazione del tipo a collimatore attivo Scintillation probe of the active collimator type

Descrizione Description

La presente invenzione si riferisce a una sonda a scintillazione a collimatore attivo, del tipo impiegato per rilevare l'emissione di una radiazione elettromagnetica prodotta da decadimento radioattivo di nuclei o simili, ed eventualmente la sua direzione di provenienza, allo scopo di individuare la rispettiva sorgente di radiazioni, come per esempio radiazioni ionizzanti a elevata frequenza durante interventi di chirurgia radioguidata o esami di medicina nucleare. The present invention refers to a scintillation probe with active collimator, of the type used to detect the emission of an electromagnetic radiation produced by the radioactive decay of nuclei or the like, and possibly its direction of origin, in order to identify the respective source radiation, such as high-frequency ionizing radiation during radio-guided surgery or nuclear medicine examinations.

Questo tipo di impiego della sonda viene generalmente eseguito iniettando un tracciante radioattivo nell'organismo umano in modo che possa accumularsi in corrispondenza di uno specifico tessuto. In particolare, questa procedura pu? essere impiegata per individuare il cosiddetto linfonodo sentinella, ovvero il primo linfonodo ad essere raggiunto da eventuali metastasi tipici tumori maligni che diffondono per via linfatica, in modo da poter intervenire effettuando la sua rimozione. This type of use of the probe is generally performed by injecting a radioactive tracer into the human body so that it can accumulate in a specific tissue. In particular, this procedure can be used to identify the so-called sentinel lymph node, i.e. the first lymph node to be reached by any metastases typical of malignant tumors that spread lymphatically, so that it can be intervened by removing it.

In generale quindi, la rilevazione della massa tumorale anomala viene effettuata attraverso il rilevamento di una sorgente di radiazione ionizzante, come raggi X o gamma, emessa da un accumulo di detta sostanza tracciante nel tessuto sottoposto ad esame. In particolare, questo tipo di radiazione elettromagnetica viene emesso, in modo diretto o indiretto, durante il decadimento degli specifici radioisotopi utilizzati per la marcatura del radiofarmaco. Therefore, in general, the detection of the anomalous tumor mass is carried out through the detection of an ionizing radiation source, such as X-rays or gamma rays, emitted by an accumulation of said tracer substance in the tissue being examined. In particular, this type of electromagnetic radiation is emitted, directly or indirectly, during the decay of the specific radioisotopes used for the labeling of the radiopharmaceutical.

Si intende comunque che la sonda a scintillazione, in quanto strumento per identificare la provenienza di una radiazione elettromagnetica, pu? essere usata con qualunque tipo di sorgente radioattiva, anche in ambiti non medicali. However, it is understood that the scintillation probe, as an instrument for identifying the origin of an electromagnetic radiation, can be used with any type of radioactive source, even in non-medical fields.

Il funzionamento di una sonda a scintillazione in generale si basa sulla capacit? di alcuni tipi di cristallo di generare fotoni di luce visibile quando colpiti dalla radiazione proveniente dalla sorgente radioattiva. The operation of a scintillation probe in general is based on the capacitance? of some types of crystal to generate photons of visible light when struck by radiation from the radioactive source.

Questi fotoni vengono rivelati con l'impiego di sensori di fotorivelazione, in particolare fotomoltiplicatori, e trasformati in impulsi elettrici. These photons are detected with the use of photodetection sensors, in particular photomultipliers, and transformed into electrical impulses.

Il numero di eventi, ovvero di singole emissioni fotoniche, rilevati nell'unit? di tempo ? proporzionale alla concentrazione di radioisotopo all'interno del cono di misura dello strumento. L'individuazione dei siti ad alta emissione avviene attraverso la comparazione dei conteggi effettuati in tempo reale nella zona di interesse. Il chirurgo viene informato sull'attivit? del sito indagato sia attraverso la visualizzazione diretta del numero di raggi gamma rilevati, sia attraverso un indicatore sonoro, modulato in frequenza in modo proporzionale all'entit? del conteggio stesso. Muovendo la sonda, si ricerca cos? l?area che produce la maggiore intensit? di emissioni. The number of events, or single photon emissions, detected in the unit? of time ? proportional to the radioisotope concentration inside the measuring cone of the instrument. The identification of high emission sites takes place through the comparison of the counts carried out in real time in the area of interest. Is the surgeon informed about the activity? of the investigated site both through the direct visualization of the number of gamma rays detected, and through a sound indicator, frequency modulated proportionally to the entity? of the count itself. Moving the probe, you search cos? the area that produces the greatest intensity? of emissions.

Le sonde a scintillazione conosciute rilevano le radiazioni incidenti quando vengono avvicinate alla sorgente, in modo che l'operatore sanitario possa identificare il linfonodo su cui intervenire. Known scintillation probes detect incident radiation when brought close to the source, so that the healthcare professional can identify the lymph node to be treated.

Nella sua forma pi? semplificata, l'esame consiste quindi in una scansione eseguita con la sonda su tutta l'area dove potrebbe essere localizzato il linfonodo radioemittente. In its most simplified, the examination therefore consists of a scan performed with the probe over the entire area where the radio-emitting lymph node could be located.

In questo modo per?, il tempo necessario per identificare il linfonodo pu? essere lungo, aumentando il rischio di complicanze per il paziente che aumentano proporzionalmente alla durata dell?intervento chirurgico. In this way however, the time it takes to identify the lymph node can be long, increasing the risk of complications for the patient which increase proportionally to the duration of the surgery.

Per ovviare a questo inconveniente, ? stato pensato di ottenere un?immagine parziale di un paziente sottoposto a questo esame, con tecniche di imaging e strumenti indicati come gamma camera di dimensioni ridotte. To overcome this inconvenience, ? It was thought to obtain a partial image of a patient undergoing this examination, with imaging techniques and instruments referred to as a small gamma camera.

Anche con questi accorgimenti, la procedura richiede un tempo elevato a causa della minore efficienza di questi apparati di rivelazione. Pertanto, ? stato proposto di integrare l'uso della sonda con tecniche di imaging, per ottenere sostanzialmente un sistema di navigazione della sonda che possa guidarla in modo pi? diretto nella direzione della sorgente. Even with these expedients, the procedure takes a long time due to the lower efficiency of these detection apparatuses. Therefore, ? It has been proposed to integrate the use of the probe with imaging techniques, in order to essentially obtain a navigation system for the probe that can guide it more efficiently. directed in the direction of the source.

Questa combinazione risulta per? essere notevolmente complessa per strumentazione e tecniche di esecuzione. This combination results for? be remarkably complex in terms of instrumentation and performance techniques.

Alcune sonde note allo stato dell?arte individuano la sorgente radioattiva in due dimensioni (2D), calcolando l?angolo azimutale e polare della sorgente rispetto alla sonda. Svantaggiosamente, nessuna calcola anche la distanza della sorgente dalla sonda, restituendo tramite il software la posizione in tre dimensioni (3D) della sorgente, ne tantomeno, ? in grado di identificare pi? sorgenti. Some state-of-the-art probes identify the radioactive source in two dimensions (2D), calculating the azimuthal and polar angle of the source with respect to the probe. Disadvantageously, none also calculates the distance of the source from the probe, returning through the software the position in three dimensions (3D) of the source, much less, ? able to identify pi? springs.

Inoltre, molte delle attuali sonde richiedono l?acquisizione delle radiazioni considerando diverse posizioni della sonda, prima di poter identificare la posizione della sorgente. Anche questo, ? un aspetto che rallenta le procedure operatorie, aumentando il rischio per il paziente. Furthermore, many of today's probes require the acquisition of radiation considering different positions of the probe, before being able to identify the position of the source. This also, ? an aspect that slows down the operating procedures, increasing the risk for the patient.

Allo stato della tecnica non risultano sonde in grado di identificare la presenza di pi? di una sorgente, e per farlo ci si avvale di sistemi per imaging, come le gammacamere, o di combinazioni di dispositivi di diversa natura. In the state of the art, there are no probes capable of identifying the presence of pi? of a source, and to do so we make use of imaging systems, such as gamma cameras, or combinations of devices of different nature.

Inoltre, le attuali sonde utilizzano degli schermi di tipo passivo, realizzati principalmente in piombo, per schermare il cristallo di rivelazione da tutte le radiazioni esterne al cono prefissato di rivelazione. Furthermore, current probes use shields of the passive type, mainly made of lead, to shield the detection crystal from all radiations outside the predetermined detection cone.

Ad esempio, la conformazione pi? utilizzata, per cui la sonda viene definita: collimatore passivo, consiste nell?avere uno o pi? cristalli a scintillazione sulla testa dello strumento intra-operatorio, schermati su tutti i lati tranne che sulla faccia, che una volta allineata, sar? prossimale alla sorgente radioattiva. For example, the conformation pi? used, for which the probe is defined: passive collimator, consists in having one or more? scintillation crystals on the head of the intra-operative instrument, shielded on all sides except the face, which once aligned, will be? proximal to the radioactive source.

Infatti, l?obiettivo di queste sonde ? unicamente quello di identificare la posizione di allineamento, muovendo la sonda nello spazio. Questa tipologia di funzionamento pu? essere definita binaria, in cui la sonda o non riceve nulla, perch? le radiazioni colpiscono la schermatura, o nel momento in cui rileva una radiazione significa che ? allineata alla sorgente. In fact, the objective of these probes is only to identify the alignment position, moving the probe in space. This type of operation pu? be defined as binary, in which the probe or does not receive anything, why? the radiations hit the shielding, or when it detects a radiation does it mean that ? aligned to the source.

Svantaggiosamente, la schermatura di altre sorgenti limita la sensibilit? di rivelazione di sorgenti di bassa intensit?, nel caso in cui essa sia confrontabile con la penetrazione della schermatura da parte di sorgenti esterne particolarmente intense Disadvantageously, shielding other sources limits the sensitivity? detection of low intensity sources, in the event that it is comparable with the penetration of the shielding by particularly intense external sources

Un ulteriore inconveniente delle attuali sonde in commercio ? quello di necessitare una fase di calibrazione, che avviene periodicamente con una procedura che richiede di esporre la sonda ad una sorgente di calibrazione per assicurarsi che variazioni di guadagno dell?elettronica non influenzino l?efficienza di rivelazione dello strumento. Another drawback of the current probes on the market? that of requiring a calibration phase, which occurs periodically with a procedure that requires exposing the probe to a calibration source to ensure that variations in the gain of the electronics do not affect the detection efficiency of the instrument.

Il problema tecnico che ? alla base della presente invenzione ? di fornire una sonda a scintillazione, che consenta di ovviare agli inconvenienti menzionati con riferimento alla tecnica nota. The technical problem that ? at the basis of the present invention ? to provide a scintillation probe, which allows the drawbacks mentioned with reference to the prior art to be overcome.

Una possibile idea di soluzione consiste in una sonda a scintillazione di tipo a collimatore attivo, quindi capace di fornire direttamente all?operatore indicazioni relative non solo alla posizione in 2D (angolo polare e azimutale), ma anche alla distanza dalla sorgente radiante (3D). A possible solution idea consists of a scintillation probe of the active collimator type, therefore capable of providing the operator with indications relating not only to the position in 2D (polar and azimuth angle), but also to the distance from the radiant source (3D) .

In generale, la sonda a scintillazione comprende almeno un dispositivo fotorivelatore e una pluralit? di cristalli a scintillazione disposti intorno a una cavit? centrale in modo da formare una struttura a geometria tubolare in cui ? definita un?estremit? di fotorivelazione, presso la quale ? disposto detto almeno un dispositivo di fotorivelazione, e un?estremit? opposta ad essa, che pu? essere manovrata orientandola in direzione della presunta provenienza dell?emissione radioattiva. In general, the scintillation probe comprises at least one photodetector device and a plurality of of scintillation crystals arranged around a cavity? central to form a tubular geometry structure in which ? defined a? extremity? of photorevelation, at which ? willing said at least one photodetection device, and a? extremity? opposite to it, which can? be maneuvered by directing it in the direction of the presumed origin of the radioactive emission.

Qui e nel seguito, per struttura a geometria tubolare si intende una struttura conformata come un tubo rettilineo, con un asse longitudinale lungo il quale la struttura si estende, e una cavit? interna che si estende da un?estremit? all?altra della struttura, a meno che all?interno della cavit? siano presenti cristalli che la ostruiscono. Here and in the following, a tubular geometry structure means a structure shaped like a rectilinear tube, with a longitudinal axis along which the structure extends, and a cavity internal that extends from a? extremity? to the other of the structure, unless inside the cavity? there are crystals blocking it.

Per segmento della struttura a geometria tubolare, in particolare segmento longitudinale, si intende un tratto di struttura a geometria tubolare che si estende per una porzione della sua estensione complessiva: pertanto, la struttura a geometria tubolare pu? essere formata da una successione di segmenti longitudinali. By segment of the tubular geometry structure, in particular longitudinal segment, we mean a section of the tubular geometry structure that extends for a portion of its overall extension: therefore, the tubular geometry structure can? be formed by a succession of longitudinal segments.

La struttura a geometria tubolare e i suoi segmenti longitudinali possono essere costituiti da pi? cristalli di forma tale da generare, una volta interconnessi, la geometria finale della struttura. Ciascun cristallo a scintillazione presenta quindi rispettive interfacce, laterali e di estremit?, in contatto con corrispondenti interfacce laterali e di estremit? di cristalli a scintillazione adiacenti. Si intende quindi che le interfacce laterali collegano cristalli appartenenti al medesimo segmento, mentre le interfacce di estremit? collegano cristalli di segmenti adiacenti. The tubular geometry structure and its longitudinal segments can be made up of several? crystals of such a shape as to generate, once interconnected, the final geometry of the structure. Each scintillation crystal therefore has respective interfaces, lateral and end, in contact with corresponding interfaces lateral and end? of adjacent scintillating crystals. It is therefore understood that the lateral interfaces connect crystals belonging to the same segment, while the end interfaces? connect crystals of adjacent segments.

In un primo aspetto della presente invenzione, i problemi tecnici legati all?individuazione di pi? sorgenti e all?auto-calibrazione vengono risolti da una sonda a scintillazione, di tipo a collimatore attivo, per rilevare la posizione di almeno una sorgente radioattiva. In a first aspect of the present invention, the technical problems linked to the identification of multiple? sources and self-calibration are resolved by a scintillation probe, of the active collimator type, to detect the position of at least one radioactive source.

La sonda comprende almeno tre primi cristalli a scintillazione laterali, sagomati in modo da formare un primo segmento longitudinale della struttura a geometria tubolare, e forniti di rispettive prime interfacce laterali combacianti e a contatto tra loro una struttura con geometria tubolare. The probe comprises at least three first lateral scintillation crystals, shaped so as to form a first longitudinal segment of the structure with a tubular geometry, and provided with respective first lateral interfaces mating and in contact with each other a structure with a tubular geometry.

La sonda comprende inoltre almeno tre secondi cristalli a scintillazione frontali, sagomati in modo da formare un secondo segmento longitudinale della struttura a geometria tubolare adiacente a detto primo segmento, e forniti di rispettive seconde interfacce laterali combacianti e a contatto tra loro. The probe also comprises at least three second frontal scintillation crystals, shaped so as to form a second longitudinal segment of the tubular geometry structure adjacent to said first segment, and provided with respective second lateral interfaces mating and in contact with each other.

Detti primi e secondi cristalli, laterali e frontali, formano sostanzialmente le pareti laterali di detta struttura a geometria tubolare e, in una forma di realizzazione preferita, hanno la stessa sezione trasversale, costante lungo l?estensione della struttura a geometria tubolare, in modo da produrre superfici di parete continue, senza scalini o giunture. In una forma di realizzazione maggiormente preferita, tali sezioni sono circolari, con un diametro esterno e un diametro interno prefissati. Said first and second side and front crystals substantially form the side walls of said tubular-geometry structure and, in a preferred embodiment, have the same cross-section which is constant along the extension of the tubular-geometry structure, so as to produce continuous wall surfaces, without steps or joints. In a more preferred embodiment, these sections are circular, with a predetermined outside diameter and inside diameter.

Si noti che i cristali designati come laterali si trovano in una posizione pi? ravvicinata all?estremit? di fotorivelazione della struttura a geometria tubolare rispetto ai cristalli designati come frontali, che tendono a essere rivolti verso la sorgente delle radioemissioni. Note that the crystals designated as lateral are located in a lower position. close to? extremity? of photodetection of the tubular geometry structure with respect to the crystals designated as frontal, which tend to face the source of the radio emissions.

Detti primi e secondi cristalli, nella sonda a scintillazione secondo la presente invenzione, sono isolati otticamente in corrispondenza delle loro pareti laterali, ovvero delle interfacce laterali come sopra definite, isolando otticamente tra loro i cristalli del medesimo segmento longitudinale, mentre le altre superfici sono trasparenti ai fotoni producibili all?interno dei cristalli, in particolare le interfacce di estremit?, permettendo cos? ai fotoni prodotti in un segmento longitudinale di passare in un segmento adiacente. Said first and second crystals, in the scintillation probe according to the present invention, are optically insulated at their side walls, or at the side interfaces as defined above, optically isolating the crystals of the same longitudinal segment from each other, while the other surfaces are transparent to the photons that can be produced inside the crystals, in particular the extremity interfaces, thus allowing? photons produced in one longitudinal segment to pass into an adjacent segment.

Inoltre, nella sonda a scintillazione della presente invenzione, anche la superficie dei cristalli frontali che si trova in corrispondenza dell?estremit? opposta all?estremit? di fotorivelazione, cio? la superficie terminale di bordo che viene indicativamente orientata verso la sorgente di radioemissioni, ? isolata otticamente nel campo della luce visibile. Furthermore, in the scintillation probe of the present invention, the surface of the front crystals which is located at the end is also opposite to? extremity? of photodetection, that is? the edge terminal surface which is indicatively oriented towards the source of radio emissions, ? optically isolated in the field of visible light.

In questo modo, la struttura a geometria tubolare opera sostanzialmente come una guida d?onda in cui i fotoni generati per scintillazione al suo interno vengono rivelati in corrispondenza di una delle due estremit?, provvista di un adeguato dispositivo fotorivelatore. In this way, the tubular geometry structure substantially operates as a waveguide in which the photons generated by scintillation inside it are detected at one of the two ends, provided with a suitable photodetector device.

Inoltre, nella sonda a scintillazione della presente invenzione, i primi e i secondi cristalli del primo e del secondo segmento sono sfalsati e a contatto tra loro, in corrispondenza di rispettive interfacce di estremit?, in modo che ciascun secondo cristallo del secondo segmento sia disposto a contatto con almeno due primi cristalli del primo segmento. Furthermore, in the scintillation probe of the present invention, the first and second crystals of the first and second segments are offset and in contact with each other, at respective end interfaces, so that each second crystal of the second segment is arranged in contact with at least two first crystals of the first segment.

Grazie a questa struttura, la possibilit? di individuare pi? di una sorgente ? data dal fatto che tutti i cristalli di cui ? composta la sonda non si limitano a rilevare la radiazione incidente, ma la assorbono e la guidano in direzione del dispositivo di fotorivelatore che ? in grado identificare la direzione di emissione paragonando, in buona sostanza, l?intensit? delle emissioni di fotoni in corrispondenza dei singoli cristalli del primo segmento. Thanks to this structure, the possibility? to locate more of a source? given by the fact that all the crystals of which ? composed the probe not only detect the incident radiation, but absorb it and guide it in the direction of the photodetector device which is? able to identify the direction of emission by comparing, in essence, the? intensity? of the photon emissions at the single crystals of the first segment.

In una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, i cristalli a scintillazione sono realizzati con materiali ad elevato numero atomico effettivo, e ci? permette che ciascun cristallo sia colpito quasi esclusivamente da una radiazione primaria che viene in gran parte assorbita senza trasmettersi a cristalli adiacenti, almeno in misura non significativa e distinguibile dalla strumentazione elettronica. In a preferred embodiment of the present invention, the scintillation crystals are made of high effective atomic number materials, and this? allows each crystal to be hit almost exclusively by primary radiation which is largely absorbed without being transmitted to adjacent crystals, at least to a non-significant and distinguishable extent by electronic instrumentation.

Con radiazione primaria si intende la radiazione proveniente direttamente dalla sorgente di radioemissioni, che non ha attraversato nessun altro cristallo a scintillazione prima di colpire quello monitorato. By primary radiation we mean the radiation coming directly from the radio emission source, which has not passed through any other scintillation crystal before hitting the one being monitored.

In questo modo, con un sensore di fotorivelazione associato a ciascun cristallo, ? possibile identificare la spettrometria di ciascun cristallo, comprendente finestre di energia corrispondenti ad una specifica risposta direzionale. Attraverso l?analisi di questi dati da parte di semplici algoritmi o con l?impiego della cosiddetta intelligenza artificiale, ? possibile identificare una o pi? sorgenti. In this way, with a photodetection sensor associated with each crystal, It is possible to identify the spectrometry of each crystal, including energy windows corresponding to a specific directional response. Through the analysis of this data by simple algorithms or with the use of so-called artificial intelligence, ? is it possible to identify one or more springs.

La rivelazione di pi? sorgenti ? un vantaggio considerevole En tutte le procedure in cui siano presenti pi? sorgenti contemporaneamente. The revelation of more springs ? a considerable advantage En all the procedures in which there are more? sources at the same time.

? il caso della tecnica del linfonodo sentinella in cui la sorgente di radiazione viene inoculata nella zona periareolare o prossimale al tumore, per simulare il suo cammino fisiologico verso il linfonodo. Tipicamente, la quantit? di radioattivo inoculato ? circa 100 volte superiore a quella captata dal linfonodo e questa rappresenta la maggiore sorgente di disturbo nella procedura chirurgica. Inoltre, frequentemente risultano captanti pi? linfonodi, che devono essere tutti localizzati e rimossi. Infine, negli interventi in laparoscopia, la sonda opera in un ambiente completamente radioattivo in cui si deve raggiungere il bersaglio escludendo diversi siti relativi a tessuti o organi captanti. ? the case of the sentinel lymph node technique in which the radiation source is inoculated in the periareolar or proximal area of the tumor, to simulate its physiological path towards the lymph node. Typically, the amount of inoculated radioactive? about 100 times higher than that captured by the lymph node and this represents the major source of disturbance in the surgical procedure. Furthermore, they are frequently picking up more? lymph nodes, all of which need to be located and removed. Finally, in laparoscopic procedures, the probe operates in a completely radioactive environment in which the target must be reached, excluding various sites relating to absorbing tissues or organs.

Inoltre, questa caratteristica ? ci? che permette di definire la sonda come un collimatore attivo: ciascun cristallo ha il duplice compito di rivelare la radiazione primaria, permettendo l?identificazione della direzione di provenienza e di schermare gli altri cristalli che si trovano lungo la stessa direzione di provenienza della radiazione (non primaria). Nelle sonde a scintillazione tradizionali la schermatura viene sempre effettuata con materiali come il piombo, che permettono la schermatura da radiazioni non primarie, ma inibiscono anche la capacit? di rivelazione della sonda. Also, this feature There? which allows the probe to be defined as an active collimator: each crystal has the dual task of detecting the primary radiation, allowing identification of the direction of origin and of shielding the other crystals located along the same direction of origin of the radiation (not primary). In traditional scintillation probes, the shielding is always carried out with materials such as lead, which allow shielding from non-primary radiations, but also inhibit the capacitance? probe detection.

Come anticipato, i cristalli a scintillazione con grande capacit? di assorbimento delle radiazioni, hanno elevato numero atomico effettivo, in particolare possono essere realizzati con Ortosilicato di Lutezio drogato al Cerio (LSO(Ce) Lu2SiO5:Ce) o con Ortosilicato di Ittrio-lutezio drogato Cerio (LYSO Lu2(1?x)Y2xSiO5:Ce). As anticipated, the scintillation crystals with large capacity? of radiation absorption, have a high effective atomic number, in particular they can be made with Cerium-doped Lutetium Orthosilicate (LSO(Ce) Lu2SiO5:Ce) or with Cerium-doped Yttrium-Lutetium Orthosilicate (LYSO Lu2(1?x)Y2xSiO5 :There is).

Il Lu<176 >? a sua volta radioattivo e decade emettendo radiazioni ? e radiazioni ?. Questo, che apparentemente potrebbe sembrare uno svantaggio, ? invece ci? che permette l?auto-calibrazione della sonda, poich? le firme spettrometriche delle radiazioni dovute al decadimento sono note e attraverso un preciso schema di selezione dei cristalli permettono di monitorare eventuali starature del sistema di rivelazione, dovute ad esempio a variazioni di temperatura. The Lu<176 >? itself radioactive and decays by emitting radiation ? and radiation?. This, which apparently might seem like a disadvantage, is instead there? which allows the? self-calibration of the probe, since? the spectrometric signatures of the radiations due to the decay are known and through a precise selection scheme of the crystals they allow to monitor any calibrations of the detection system, due for example to variations in temperature.

La possibilit? di auto-calibrazione della sonda ? uno dei maggiori vantaggi del trovato che verr? di seguito descritto, perch? consente di avere un dispositivo sempre tarato e affidabile anche durante il suo utilizzo in condizioni particolarmente critiche come l?ambiente chirurgico. The possibility? self-calibration of the probe ? one of the major advantages of the invention that will come? described below, why? allows you to have a device that is always calibrated and reliable even during its use in particularly critical conditions such as the surgical environment.

In un secondo aspetto della presente invenzione, l?idea di soluzione consiste in una sonda a scintillazione di tipo a collimatore attivo, quindi capace di fornire direttamente all?operatore indicazioni relative non solo alla posizione in 2D, ma anche alla distanza dalla sorgente radiante. Questa caratteristica ? di considerevole importanza in chirurgia perch? oltre a fornire una importante indicazione sulla profondit? di intervento, elimina errori di rimozione nel caso di linfonodi sovrapposti. Tale caratteristica risulta particolarmente rilevante in chirurgia robotica. In a second aspect of the present invention, the solution idea consists of a scintillation probe of the active collimator type, therefore capable of directly supplying the operator with indications relating not only to the position in 2D, but also to the distance from the radiant source. This characteristic ? of considerable importance in surgery why? in addition to providing an important indication on the depth? intervention, eliminates removal errors in the case of overlapping lymph nodes. This feature is particularly relevant in robotic surgery.

Detta sonda comprende, oltre ai cristalli laterali e frontali, un cristallo centrale a scintillazione, incluso nella cavit? della struttura a geometria tubolare. Said probe comprises, in addition to the lateral and frontal crystals, a central scintillation crystal, included in the cavity? of the tubular geometry structure.

Il principale vantaggio della sonda comprendente anche il cristallo centrale, risiede nel consentire una rapida individuazione della posizione nello spazio 3D della sorgente radiante durante l?intervento chirurgico o laparoscopico, impiegando uno strumento semplice per l?operatore e di piccole dimensioni. The main advantage of the probe, which also includes the central crystal, lies in allowing rapid identification of the position in 3D space of the radiant source during surgery or laparoscopy, using a small, simple instrument for the operator.

In particolare, detta sonda consente il calcolo della distanza relativa tra la sonda e la sorgente radioattiva con una precisione dell?ordine del mm. In particular, said probe allows the calculation of the relative distance between the probe and the radioactive source with an accuracy of the order of mm.

In particolare, la sonda risulta essere adatto per l?impiego intra-operatorio, dove la rapidit? e la precisione di localizzazione sono un requisito fondamentale. In particular, the probe appears to be suitable for intra-operative use, where the rapidity? and location accuracy are a key requirement.

La sonda cos? costruita offre una sensibilit? e un?efficienza elevata per tutte le altre pratiche intraoperatorie o laparoscopiche che implicano la localizzazione di tessuti tumorali o lesioni che mostrano un?elevata specificit? al radiofarmaco, in particolare per le applicazioni di chirurgia radio-guidata. The probe what? built offers a sensitivity? and a high efficiency for all other intraoperative or laparoscopic procedures involving the localization of tumor tissue or lesions that show a high specificity? to the radiopharmaceutical, in particular for radio-guided surgery applications.

Sono altres? possibili applicazioni legate comunque alla localizzazione in vivo di concentrazioni di un radiofarmaco in un corpo umano, al fine di una loro rapida localizzazione finalizzata per esempio a una biopsia o a una ago- biopsia. Am I otherwise? possible applications linked in any case to the in vivo localization of concentrations of a radiopharmaceutical in a human body, for the purpose of their rapid localization aimed, for example, at a biopsy or a needle-biopsy.

Sono ovviamente possibili usi alternativi della sonda, per individuare una qualsiasi sorgente radioattiva, per esempio a scopo di maggiore sicurezza in aree sensibili come le aree aeroportuali o in centrali termonucleari o in siti a rischio di contaminazione radioattiva, anche per individuare rifiuti radioattivi smaltiti in modo scorretto o improprio. Alternative uses of the probe are obviously possible, to identify any radioactive source, for example for the purpose of greater safety in sensitive areas such as airport areas or thermonuclear power plants or in sites at risk of radioactive contamination, also to identify radioactive waste disposed of incorrect or improper.

La presente invenzione verr? qui di seguito descritta secondo un suo esempio di realizzazione preferita, fornito a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui: This invention will come described hereinafter according to a preferred embodiment thereof, provided by way of non-limiting example with reference to the attached drawings in which:

? la figura 1 mostra una rappresentazione prospettica di una realizzazione della sonda oggetto dell?invenzione; ? figure 1 shows a perspective representation of an embodiment of the probe object of the invention;

? la figura 2 mostra una rappresentazione prospettica di un?altra realizzazione della sonda oggetto dell?invenzione; ? figure 2 shows a perspective representation of another embodiment of the probe object of the invention;

? la figura 3 mostra una rappresentazione prospettica di un ulteriore realizzazione della sonda oggetto dell?invenzione; ? figure 3 shows a perspective representation of a further embodiment of the probe object of the invention;

? la figura 4 mostra una rappresentazione schematica della divisione in aree di rivelazione del cristallo posteriore e una possibile disposizione dei fotomoltiplicatori; ? figure 4 shows a schematic representation of the division into detection areas of the rear crystal and a possible arrangement of the photomultipliers;

? la figura 5 mostra una rappresentazione schematica della divisione in aree di rivelazione del cristallo posteriore e un?altra possibile disposizione dei fotomoltiplicatori; ? Figure 5 shows a schematic representation of the division into detection areas of the rear crystal and another possible arrangement of the photomultipliers;

? la figura 6 mostra una rappresentazione schematica della divisione in aree di rivelazione del cristallo posteriore e un?altra possibile disposizione dei fotomoltiplicatori; ? Figure 6 shows a schematic representation of the division into detection areas of the rear crystal and another possible arrangement of the photomultipliers;

? la figura 7 mostra una rappresentazione schematica dell?unit? di rivelazione; ? figure 7 shows a schematic representation of the unit? of revelation;

? la figura 8 mostra una rappresentazione schematica della sonda oggetto dell?invenzione, con le immagini scintigrafiche ottenute in diversi punti in cui la sonda viene irradiata da una sorgente radioattiva collimata; e ? Figure 8 shows a schematic representation of the probe object of the invention, with the scintigraphic images obtained at different points where the probe is irradiated by a collimated radioactive source; And

? la figura 9 mostra una rappresentazione schematica della sonda oggetto dell?invenzione, in cui sono riportati gli angoli azimutale e polare e una sorgente emittente. ? figure 9 shows a schematic representation of the probe object of the invention, in which the azimuthal and polar angles and an emitting source are shown.

Secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, con riferimento alla figura 1, una sonda a scintillazione, del tipo a collimatore attivo, ? indicata nel suo complesso con 1. According to a first embodiment of the present invention, with reference to Figure 1, a scintillation probe, of the active collimator type, is denoted as a whole by 1.

Detta sonda a scintillazione 1 del tipo a collimatore attivo, permette di rilevare la posizione in 2D di una o pi? sorgenti 2 radioattive e comprende una pluralit? di cristalli a scintillazione disposti a formare una struttura a geometria tubolare 4 con una cavit? centrale N , una o pi? superfici e una o pi? interfacce, in cui con superfici si intendono le porzioni libere di un cristallo e con interfacce si intendono le porzioni di un cristallo in contatto con rispettive porzioni di un altro cristallo. Said scintillation probe 1 of the active collimator type, allows to detect the position in 2D of one or more? 2 radioactive sources and includes a plurality? of scintillation crystals arranged to form a tubular geometry structure 4 with a cavity? central N , one or more? surfaces and one or more interfaces, in which surfaces mean the free portions of a crystal and interfaces mean the portions of a crystal in contact with respective portions of another crystal.

Detta pluralit? di cristalli a scintillazione presenta almeno tre primi cristalli 3 laterali, sagomati in modo da formare un primo segmento longitudinale di detta struttura a geometria tubolare 4 e con rispettive prime interfacce laterali 7 combacianti e a contatto tra loro; detti primi cristalli 3 comprendono una superficie inferiore, prossimale rispetto ad un operatore, che definisce un?estremit? di fotorivelazione, presso la quale ? disposto un dispositivo di fotorivelazione della sonda a scintillazione. Said plurality? of scintillation crystals has at least three first lateral crystals 3, shaped so as to form a first longitudinal segment of said tubular geometry structure 4 and with respective first lateral interfaces 7 matching and in contact with each other; said first crystals 3 comprise a lower surface, proximal with respect to an operator, which defines an? of photorevelation, at which ? arranged a scintillation probe photodetection device.

Detta pluralit? di cristalli a scintillazione presenta inoltre almeno tre secondi cristalli 5 frontali, sagomati in modo da formare un secondo segmento longitudinale della struttura a geometria tubolare 4, e con rispettive interfacce laterali 7 combacianti e a contatto tra loro, disposti in corrispondenza di un?estremit? distale 12 della struttura a geometria tubolare 4 rispetto ad un operatore, opposta a detta estremit? di fotorivelazione; detti secondi cristalli 5 comprendono una superficie superiore 46 in corrispondenza di detta estremit? distale 12. Said plurality? of scintillation crystals also has at least three second front crystals 5, shaped so as to form a second longitudinal segment of the tubular geometry structure 4, and with respective side interfaces 7 matching and in contact with each other, arranged at one end distal 12 of the tubular geometry structure 4 with respect to an operator, opposite to said end? of photodetection; said second crystals 5 comprise an upper surface 46 at said end? distal 12.

In questo secondo segmento, ciascun secondo cristallo 5 ? disposto a contatto con due primi cristalli 3 laterali del primo segmento e perci? adiacenti tra loro, con le rispettive interfacce di estremit? 8 combacianti e a contatto tra loro. In this second segment, each second crystal 5 ? disposed in contact with the first two lateral crystals 3 of the first segment and therefore? adjacent to each other, with the respective end interfaces? 8 matching and in contact with each other.

Detti primi e secondi cristalli 3, 5, laterali e frontali, sono isolati otticamente, nel campo della luce visibile, in corrispondenza delle rispettive interfacce laterali 7, della superficie superiore 46 di ciascun cristallo frontale 5, e quindi trasparenti in corrispondenza delle rispettive interfacce di estremit? 8 e della superfice inferiore di detti primi cristalli 3 laterali. Said first and second lateral and frontal crystals 3, 5 are optically isolated, in the field of visible light, in correspondence with the respective lateral interfaces 7, of the upper surface 46 of each frontal crystal 5, and therefore transparent in correspondence with the respective end? 8 and of the lower surface of said first lateral crystals 3.

La sonda 1, secondo questa forma di realizzazione (figura 1), permette l?identificazione dell?angolo azimutale e dell?angolo polare di almeno una sorgente radioattiva. The probe 1, according to this embodiment (figure 1), allows the identification of the azimuthal angle and the polar angle of at least one radioactive source.

Si noti che nel presente esempio di realizzazione, i primi e secondi cristalli 3, 5, laterali e frontali, formano sostanzialmente le pareti laterali di detta struttura a geometria tubolare e hanno la stessa sezione trasversale, costante lungo l?estensione della struttura a geometria tubolare, in modo da produrre superfici di parete continue, senza scalini o giunture. Tali sezioni sono circolari, con un diametro esterno e un diametro interno prefissati. It should be noted that in the present embodiment, the first and second crystals 3, 5, lateral and frontal, substantially form the lateral walls of said tubular-geometry structure and have the same cross-section, which is constant along the extension of the tubular-geometry structure , so as to produce continuous wall surfaces, without steps or joints. These sections are circular, with a predetermined outside diameter and inside diameter.

I cristalli a scintillazione di ciascun segmento sono quattro, e hanno un?estensione angolare uguale tra loro, perci? di 90?; la sezione trasversale 9 dei singoli cristalli ha una geometria ad arco di circonferenza. Detti cristalli si estendono parallelamente all?asse centrale di simmetria X della struttura a geometria tubolare 4, tra le due estremit? sopra menzionate. The scintillation crystals of each segment are four, and have an equal angular extent between them, therefore? of 90?; the cross section 9 of the single crystals has a circumferential arc geometry. Said crystals extend parallel to the central axis of symmetry X of the tubular geometry structure 4, between the two ends? mentioned above.

In questi esempi, i secondi cristalli 5 presentano la stessa sezione trasversale 9 dei primi cristalli 3, ma essi hanno una minore estensione longitudinale. In these examples, the second crystals 5 have the same cross section 9 as the first crystals 3, but they have a smaller longitudinal extension.

Preferibilmente, nel caso di quattro primi cristalli 3 laterali e quattro secondi cristalli 5 frontali, i secondi cristalli hanno le interfacce laterali 7 adiacenti, traslate rispetto alle interfacce laterali 7 adiacenti dei primi cristalli 3, di 45?, in modo da sovrapporsi in modo simmetrico su due cristalli laterali 3 adiacenti tra loro. Preferably, in the case of four first lateral crystals 3 and four second frontal crystals 5, the second crystals have adjacent lateral interfaces 7, translated with respect to the adjacent lateral interfaces 7 of the first crystals 3, by 45?, so as to overlap symmetrically on two side windows 3 adjacent to each other.

Questa disposizione simmetrica dei cristalli 3, 5 permette una pi? semplice analisi dei dati, velocizzando le procedure di identificazione di almeno una sorgente. This symmetrical arrangement of the crystals 3, 5 allows for a more? simple data analysis, speeding up the identification procedures of at least one source.

Secondo alcune forme di realizzazione dell?invenzione (figure 2, 3), la sonda a scintillazione 1, per rilevare oltre alla posizione in 2D, la distanza di una sorgente 2 radioattiva, comprende anche un cristallo centrale 10 a scintillazione incluso nella cavit? N della struttura a geometria tubolare 4. According to some embodiments of the invention (figures 2, 3), the scintillation probe 1, in order to detect, in addition to the position in 2D, the distance of a radioactive source 2, also comprises a central scintillation crystal 10 included in the cavity? N of the tubular geometry structure 4.

Il cristallo centrale 10 occupa tutto lo spazio trasversale destinatogli, in modo da ostruirla completamente, e ha pertanto una forma a disco con dimensioni trasversali sostanzialmente pari a quelle della cavit? N che lo accoglie. In questo esempio preferito, la sua forma a disco ? circolare, e il suo diametro ? sostanzialmente pari, salvo giochi meccanici, al diametro interno della cavit? N della struttura a geometria tubolare 4. Quindi, esso comprende un?interfaccia perimetrale 48 che ? a contatto con i primi cristalli del primo segmento The central crystal 10 occupies all the transversal space intended for it, so as to completely obstruct it, and therefore has a disc shape with transversal dimensions substantially equal to those of the cavity. N welcoming him. In this favorite example, its disc shape ? circular, and its diameter ? substantially equal, except for mechanical play, to the internal diameter of the cavity? N of the tubular geometry structure 4. Therefore, it comprises a perimeter interface 48 which ? in contact with the first crystals of the first segment

Detto cristallo centrale 10 ? posto preferibilmente in prossimit? dell?estremit? di fotorivelazione 6, all?interno del primo segmento, a filo con la sua superficie inferiore. Said central crystal 10 ? place preferably near? of? end? of photodetection 6, inside the first segment, flush with its lower surface.

Il cristallo centrale 10 presenta quindi una superficie libera che ? rivolta verso l?estremit? opposta all?estremit? di fotorivelazione 6, ma tale superficie ? isolata otticamente come la superficie di estremit? 46. The central crystal 10 therefore has a free surface which ? facing the? extremity? opposite to? extremity? of photorevelation 6, but this surface ? optically isolated as the end surface? 46.

Il cristallo centrale 10 ha il compito di rivelare la radiazione incidente parallela all?asse di simmetria X della sonda 1 e si attiva quindi solo quando la sonda 1 ? affacciata alla sorgente 2, fornendo un fotopicco di energia, ad esempio, compresa tra 30 e 700 keV. The central crystal 10 has the task of detecting the incident radiation parallel to the X symmetry axis of the probe 1 and is therefore activated only when the probe 1 is turned on. facing source 2, providing an energy photopeak, for example, between 30 and 700 keV.

Secondo altre forme di realizzazione dell?invenzione (figure 2, 3), oltre al suddetto cristallo centrale, la sonda a scintillazione 1 comprende almeno un terzo cristallo 11 trasversale pieno, sagomato in modo da formare un terzo segmento di detta struttura a geometria tubolare 4, disposto adiacente di detto primo segmento in corrispondenza della estremit? di fotorivelazione della struttura a geometria tubolare 4, e a contatto con rispettive interfacce di detti primi cristalli 3 del primo segmento e del cristallo centrale 10. According to other embodiments of the invention (figures 2, 3), in addition to the aforementioned central crystal, the scintillation probe 1 comprises at least a third full transversal crystal 11, shaped so as to form a third segment of said tubular geometry structure 4 , disposed adjacent to said first segment at the end? of photodetection of the tubular geometry structure 4, and in contact with respective interfaces of said first crystals 3 of the first segment and of the central crystal 10.

In questa forma di realizzazione quindi il terzo cristallo 11 ha una forma a disco circolare con un diametro sostanzialmente pari al diametro esterno del primo segmento, ed ? a contato con i suoi cristalli e con l?interfaccia del cristallo centrale opposta alla sua superficie isolata otticamente. In this embodiment, therefore, the third crystal 11 has the shape of a circular disk with a diameter substantially equal to the external diameter of the first segment, and is? in contact with its crystals and with the central crystal interface opposite its optically isolated surface.

Detto terzo cristallo 11 trasversale ? isolato otticamente in corrispondenza della propria superficie perimetrale 44, ed ? quindi trasparente sull?interfaccia in corrispondenza delle superfici inferiori di ciascun primo cristallo 3 e del cristallo centrale 10. Said third crystal 11 transverse ? optically isolated at its perimetrical surface 44, and ? therefore transparent on the interface at the lower surfaces of each first crystal 3 and of the central crystal 10.

Vantaggiosamente, detto cristallo trasversale 11 ? in grado di rilevare le sorgenti 2 posteriori rispetto all?orientamento della sonda 1, permettendo l?eliminazione del contributo di scintillazione di eventuali sorgenti 2 indesiderate. Eventuali sorgenti 2 posteriori indesiderate irradiano i cristalli della sonda 1 come tutte le altre sorgenti 2, ma la presenza del terzo cristallo 11, permette di quantificare il loro contributo in termini di radiazioni e filtrarlo, attraverso algoritmi di calcolo, da quello della sorgente 2 d?interesse. Advantageously, said transversal crystal 11 ? able to detect the sources 2 behind the orientation of the probe 1, allowing the elimination of the scintillation contribution of any undesired sources 2. Any unwanted rear sources 2 irradiate the crystals of probe 1 like all the other sources 2, but the presence of the third crystal 11 makes it possible to quantify their contribution in terms of radiation and filter it, through calculation algorithms, from that of source 2 d ?interest.

Secondo ulteriori forme di realizzazione dell?invenzione (figura 3), la sonda 1 comprende anche almeno un cristallo a scintillazione di precisione 14 che giace su una porzione di cristallo centrale 10, sulla superficie rivolta verso detta estremit? distale 12 della sonda 1, in modo da coprirla parzialmente. According to further embodiments of the invention (figure 3), the probe 1 also comprises at least one precision scintillation crystal 14 which lies on a central crystal portion 10, on the surface facing said end. distal 12 of the probe 1, so as to partially cover it.

Vantaggiosamente, la presenza di questo ulteriore cristallo di precisione 14 permette di ottimizzare l?allineamento della sonda 1 con la sorgente 2, rilevando con ancor pi? precisione la posizione della sorgente 2 rispetto alla cavit? N della struttura a geometria tubolare 4. Advantageously, the presence of this further precision crystal 14 makes it possible to optimize the alignment of the probe 1 with the source 2, detecting even more? precision the position of the source 2 with respect to the cavity? N of the tubular geometry structure 4.

Ad esempio, secondo una forma di realizzazione in cui la sonda 1 comprende quattro cristalli di precisione 14, ? possibile rilevare con ciascuno di questi un certo numero di fotoni, proporzionale alle radiazioni incidenti. In funzione delle differenze di fotoni rilevati sui vari cristalli 14 e delle relazioni matematiche utilizzate per il calcolo degli angoli, ? possibile raffinare l?allineamento della sorgente 2 con l?asse di simmetria X della struttura a geometria tubolare 4. For example, according to an embodiment in which the probe 1 comprises four precision crystals 14, ? It is possible to detect with each of these a certain number of photons, proportional to the incident radiation. As a function of the differences of photons detected on the various crystals 14 and of the mathematical relationships used for the calculation of the angles, ? It is possible to refine the alignment of source 2 with the X symmetry axis of the tubular geometry structure 4.

I cristalli di precisione 14 sono isolati otticamente sulle interfacce laterali 7 combacianti tra loro, sull? interfaccia di cavit? e sulla superficie distale, mentre sono trasparenti sull?interfaccia combaciante con il cristallo centrale 10. The precision crystals 14 are optically isolated on the side interfaces 7 mating with each other, on the cavity interface and on the distal surface, while they are transparent at the interface mating with the central crystal 10.

Preferibilmente i cristalli 3, 5, 10, 11, 14 sono realizzati tutti nello stesso materiale, ma ciascuna tipologia di cristallo presenta una rispettiva caratteristica di scintillazione e ci? ? ottenibile utilizzando tipologie di cristalli con geometrie diverse tra loro. Preferably the crystals 3, 5, 10, 11, 14 are all made of the same material, but each type of crystal has a respective scintillation characteristic and this? ? obtainable using types of crystals with different geometries.

Con tipologie si intende: By typology we mean:

-tipologia di cristalli laterali 3; -type of side windows 3;

-tipologia di cristalli frontali 5; -type of front windows 5;

-tipologia di cristallo centrale 10; - central crystal type 10;

-tipologia di cristallo trasversale 11 -transversal crystal type 11

-tipologia di cristallo di precisione 14. - 14 precision crystal type.

In alternativa, o insieme al suddetto effetto, ? possibile che sia la caratteristica di raccolta della luce a variare da cristallo a cristallo, predisponendo un sensore di fotorivelazione 17 dedicato per ogni cristallo della tipologia con il maggior numero di cristalli e uno in corrispondenza del cristallo centrale 10. Alternatively, or together with the aforementioned effect, ? it is possible that it is the light gathering characteristic that varies from crystal to crystal, arranging a dedicated photodetection sensor 17 for each crystal of the type with the greatest number of crystals and one in correspondence with the central crystal 10.

I cristalli 3, 5, 10, 11, 14 assorbono i raggi ? ,con energia compresa tra i 30 keV a 700 keV, preferibilmente tra i 30 keV e i 200 keV, e la forma e dimensione dei cristalli 3, 5, 10, 11, 14 viene definita in modo da impedire una trasmissione della radiazione superiore all? 8% ad altri cristalli 3, 5, 10, 11, 14 su cui detta radiazione non incide direttamente. Do crystals 3, 5, 10, 11, 14 absorb the rays ? , with energy between 30 keV and 700 keV, preferably between 30 keV and 200 keV, and the shape and size of the crystals 3, 5, 10, 11, 14 are defined in such a way as to prevent a transmission of the radiation higher than the 8% to other crystals 3, 5, 10, 11, 14 on which said radiation does not directly affect.

Vantaggiosamente, variando la dimensione dei cristalli in ragione della lunghezza di attenuazione della radiazione, l?intervallo di energia pu? essere esteso fino a valori oltre il MeV, senza modificare sensibilmente le caratteristiche generali di funzionamento della sonda 1. Advantageously, by varying the size of the crystals on the basis of the attenuation length of the radiation, the energy interval can be extended up to values beyond MeV, without significantly modifying the general operating characteristics of probe 1.

Per permettere un assorbimento delle radiazioni ? cos? considerevole, i cristalli 3, 5, 10, 11, 14 sono del tipo ad elevato numero atomico effettivo, preferibilmente superiore a 50. I cristalli 3, 5, 10, 11, 14 possono essere realizzati in Germanato di Bismuto (BGO: Bi4Ge3O12 oppure Bi12GeO22) oppure, in Ortosilicato di Lutezio drogato al Cerio (LSO(Ce) Lu2SiO5:Ce) oppure, in Ortosilicato di Ittrio-Lutezio drogato al Cerio (LYSO -Lu2(1?x)Y2xSiO5:Ce) o in Gadolinio Alluminio Gallio Garnet drogato con Cerio (GAGG:Ce) che hanno una resa luminosa di circa 12 e 30 fotoni/KeV (resa di scintillazione), nel caso di assorbimento di radiazione gamma come da un radio farmaco contenente Tc99m, I131,In111. To allow for radiation absorption? what? considerable, the crystals 3, 5, 10, 11, 14 are of the type with a high effective atomic number, preferably greater than 50. The crystals 3, 5, 10, 11, 14 can be made of bismuth germanate (BGO: Bi4Ge3O12 or Bi12GeO22) or, in Cerium-doped Lutetium Orthosilicate (LSO(Ce) Lu2SiO5:Ce) or, in Cerium-doped Yttrium-Lutetium Orthosilicate (LYSO -Lu2(1?x)Y2xSiO5:Ce) or in Gadolinium Aluminum Gallium Garnet doped with Cerium (GAGG:Ce) which have a light yield of about 12 and 30 photons/KeV (scintillation yield), in the case of absorption of gamma radiation such as from a radiopharmaceutical containing Tc99m, I131,In111.

Facoltativamente, per ragioni legate alla lavorabilit? meccanica necessaria o per miglioramenti tecnologici delle caratteristiche di scintillazione, come la risoluzione energetica non sono esclusi materiali a numero atomico effettivo minore. Optionally, for reasons related to workability? necessary mechanics or for technological improvements of the scintillation characteristics, such as energy resolution, materials with lower effective atomic number are not excluded.

Tutti questi cristalli 3, 5, 10, 11, 14 hanno quindi un?elevata resa luminosa. All these crystals 3, 5, 10, 11, 14 therefore have a high luminous yield.

Essendo costituita da cristalli 3, 5, 10, 11, 14 con un elevato numero atomico effettivo, la struttura 4 ha la capacit? di schermare lateralmente il proprio interno. Being constituted by crystals 3, 5, 10, 11, 14 with a high effective atomic number, the structure 4 has the capacity? to shield your extension from the side.

Affinch? ne sia salvaguardato il corretto funzionamento, tutti i cristalli della stessa tipologia devono essere isolati otticamente tra loro. so that correct functioning is safeguarded, all crystals of the same type must be optically isolated from each other.

Secondo alcune realizzazioni, (figura 1) il cristallo centrale 10 deve essere isolato otticamente sulla superficie rivolta verso detta estremit? distale 12 e sull?interfaccia perimetrale 48, mentre ? trasparente sulla superficie inferiore. According to some embodiments, (figure 1) the central crystal 10 must be optically isolated on the surface facing said end? distal 12 and on the peripheral interface 48, while ? transparent on the lower surface.

Secondo altre realizzazioni (figura 3) il cristallo centrale 10 ? trasparente anche sulla superficie rivolta verso detta estremit? distale 12. According to other embodiments (figure 3) the central crystal 10 is also transparent on the surface facing that end? distal 12.

Secondo alcune realizzazioni dell?invenzione, la sonda 2 comprende anche un cristallo a scintillazione tubolare 15, disposto internamente a detta cavit? centrale N, coassiale alla struttura a geometria tubolare 4 in modo tale che la sua superficie esterna combacia con la superficie interna 16 di detti cristalli laterali e frontali 3, 5, riducendo le dimensioni di detta cavit? centrale N. L?interfaccia tra le superfici del cristallo interno 15 e dei cristalli laterali e frontali 3, 5 ? isolata otticamente. According to some embodiments of the invention, the probe 2 also comprises a tubular scintillation crystal 15, arranged inside said cavity. central N, coaxial to the tubular geometry structure 4 in such a way that its external surface matches the internal surface 16 of said side and front windows 3, 5, reducing the dimensions of said cavity? central N. The interface between the surfaces of the internal glass 15 and of the lateral and frontal glass 3, 5 is optically isolated.

Il vantaggio apportato alla sonda 1, dalla presenza del cristallo interno 15, ? che consente di discriminare le radiazioni nella cavit? N da quelle incidenti sui cristalli laterali 3, permettendo di rivelare contemporaneamente almeno una sorgente 2 laterale e almeno una frontale. The advantage brought to the probe 1, by the presence of the internal crystal 15, is that allows you to discriminate radiation in the cavity? N from those incident on the lateral windows 3, allowing at least one lateral and at least one frontal source 2 to be detected at the same time.

Per isolare otticamente i cristalli si utilizzano rivestimenti che assicurano la riflessione diffusa, ad esempio a base metallica, in particolare Al, BaSO4, TiO2 oppure nastro di teflon bianco. To optically isolate the crystals, coatings are used which ensure diffuse reflection, for example metal-based, in particular Al, BaSO4, TiO2 or white Teflon tape.

All?estremit? prossimale 6 di detta struttura a geometria tubolare 4, ? accoppiato un dispositivo di fotorivelazione. At the end proximal 6 of said tubular geometry structure 4, ? coupled with a photodetection device.

Detto dispositivo di fotorivelazione pu? avere caratteristiche di rivelazione della posizione e non, in ragione del ruolo pi? sofisticato e preciso nella localizzazione di sorgenti 2 multiple presenti nel campo di radiazione. This photodetection device can have characteristics of revelation of the position and not, in reason of the role more? sophisticated and precise in the localization of multiple sources 2 present in the radiation field.

Data la posizione del dispositivo di fotorivelazione, i primi cristalli a scintillazione 3, oltre ad avere il compito di rivelare la direzione della sorgente 2, agiscono anche da guida ottica, in modo che la luce di scintillazione emessa da un qualsiasi cristallo a scintillazione 3, 5 ? sempre guidata sul dispositivo di fotorivelazione, in modo da poter essere rivelata e poter individuare il cristallo a scintillazione che l?ha emessa. Given the position of the photodetection device, the first scintillation crystals 3, in addition to having the task of detecting the direction of the source 2, also act as an optical guide, so that the scintillation light emitted by any scintillation crystal 3, 5 ? always guided on the photodetection device, so as to be able to be revealed and to be able to identify the scintillation crystal which emitted it.

Detto terzo cristallo a scintillazione 11 ? suddiviso in almeno quattro cristalli virtuali a cui corrispondono quattro rispettive aree di rivelazione Z e detto dispositivo di fotorivelazione comprende almeno un sensore di fotorivelazione 17 per ciascuna di dette aree di rivelazione Z. Quando presente, il terzo cristallo a scintillazione 11 agisce da guida ottica per tutti gli altri primi cristalli a scintillazione 3, 5, 10, 14, 15. Said third scintillation crystal 11 ? divided into at least four virtual crystals to which four respective detection areas Z correspond and said photodetection device comprises at least one photodetection sensor 17 for each of said detection areas Z. When present, the third scintillation crystal 11 acts as an optical guide for all other first scintillation crystals 3, 5, 10, 14, 15.

Secondo le realizzazioni dell?invenzione rappresentate in figura 1, 2, 3, si individuano cinque aree di rivelazione Z, le quattro aree laterali Z1, Z2, Z3, Z4, sono in corrispondenza di ciascuno dei quattro primi cristalli a scintillazione 3, la quinta area centrale Z0 ? in corrispondenza del cristallo a scintillazione centrale 10, su ogni area ? posto almeno un sensore di fotorivelazione 17. Ciascuna area corrisponde anche a cinque volumi immaginari in cui viene suddiviso il terzo cristallo a scintillazione 11. La suddivisione del terzo cristallo a scintillazione 11 in cinque volumi immaginari, a cui corrispondono sensori di fotorivelazione 17 diversi, permette di identificare l?angolo polare ed azimutale di un eventuale sorgente rilevata quasi unicamente da questo terzo cristallo a scintillazione 11. Anche in questo caso, le differenze tra le quantit? di fotoni rilevati e gli algoritmi usati permettono un?identificazione rapida della posizione 2D di almeno una sorgente 2. According to the embodiments of the invention represented in figure 1, 2, 3, five detection areas Z are identified, the four side areas Z1, Z2, Z3, Z4, are in correspondence with each of the first four scintillation crystals 3, the fifth central area Z0 ? in correspondence of the central scintillation crystal 10, on each area ? place at least one photodetection sensor 17. Each area also corresponds to five imaginary volumes into which the third scintillation crystal 11 is subdivided. The subdivision of the third scintillation crystal 11 into five imaginary volumes, to which different photodetection sensors 17 correspond, allows to identify the polar and azimuthal angle of a possible source detected almost exclusively by this third scintillation crystal 11. Also in this case, the differences between the quantities? of photons detected and the algorithms used allow a rapid identification of the 2D position of at least one source 2.

Secondo la realizzazione riportata in figura 3, si possono avere otto aree di rivelazione Z, quattro laterali Z1, Z2, Z3, Z4 corrispondenti ai quattro primi cristalli a scintillazione e quattro centrali, corrispondenti ai quattro cristalli a scintillazione di precisione 14. According to the embodiment shown in figure 3, there can be eight detection areas Z, four lateral ones Z1, Z2, Z3, Z4 corresponding to the first four scintillation crystals and four central ones, corresponding to the four precision scintillation crystals 14.

In questa realizzazione si ha una discretizzazione maggiore del terzo cristallo a scintillazione 11 rispetto alla realizzazione di figura 2, permettendo un?identificazione della posizione 2D ancora pi? precisa. In this embodiment there is a greater discretization of the third scintillation crystal 11 with respect to the embodiment of figure 2, allowing an even better identification of the 2D position. precise.

Alternativamente, in corrispondenza dei quattro cristalli a scintillazione di precisione 14, si definisce un?unica area di rivelazione Z0 a cui corrisponde un unico sensore di fotorivelazione 17 centrale, anche questa configurazione assicura la stessa precisione nell?identificazione della posizione della sorgente 2, poich? ciascun cristallo a scintillazione di precisione 14 crea una distribuzione di luce ristretta e adiacente ad uno dei primi cristalli a scintillazione 3, una porzione di questa luce per effetto della guida ottica del terzo cristallo a scintillazione 11 viene letta dalla corrispondente area laterale di fotorivelazione Z1, Z2, Z3, Z4. Il rapporto tra i due segnali determina univocamente l?evento nel cristallo di precisione 14. Alternatively, in correspondence with the four precision scintillation crystals 14, a single detection area Z0 is defined which corresponds to a single central photodetection sensor 17, this configuration also ensures the same precision in identifying the position of the source 2, since ? each precision scintillation crystal 14 creates a narrow light distribution and adjacent to one of the first scintillation crystals 3, a portion of this light due to the optical guidance of the third scintillation crystal 11 is read by the corresponding lateral photodetection area Z1, Z2, Z3, Z4. The relationship between the two signals uniquely determines the event in the precision crystal 14.

Preferibilmente, a ciascuna area di rivelazione laterale Z1, Z2, Z3, Z4 corrispondono due sensori di fotorivelazione 17 uguali. Preferably, two identical photo-detection sensors 17 correspond to each lateral detection area Z1, Z2, Z3, Z4.

Vantaggiosamente, la presenza di due sensori di fotorivelazione 17 in corrispondenza dei primi cristalli a scintillazione 3 permette di identificare qualitativamente la posizione di una sorgente 2, posta ad un angolo polare tra i 10? e i 170? anche solo visualizzando le immagini scintigrafiche prodotte dalla sonda irradiata con una sorgente collimata. Advantageously, the presence of two photodetection sensors 17 in correspondence with the first scintillation crystals 3 allows to qualitatively identify the position of a source 2, placed at a polar angle between 10? and the 170? even just by viewing the scintigraphic images produced by the probe irradiated with a collimated source.

Infatti, come illustrato in figura 8 se una sorgente collimata irradia unicamente un secondo cristallo a scintillazione 5, si visualizzano due spot scintigrafici nell?immagine, perch? la luce viene canalizzata attraverso due primi cristalli a scintillazione 3 a cui corrispondono due sensori di fotorivelazione 17. In fact, as illustrated in figure 8, if a collimated source irradiates only a second scintillation crystal 5, two scintigraphic spots are displayed in the image, because? the light is channeled through two first scintillation crystals 3 to which two photodetection sensors 17 correspond.

Quindi, il fatto che gli spot scintigrafici siano due significa che la sorgente 2 ha un angolo polare tra 0? e 10?, la possibilit? di identificare i sensori di fotorivelazione 17 che generano detti spot, identifica quale dei quattro secondi cristalli a scintillazione 5 sia irradiato e quindi l?angolo azimutale. So, the fact that there are two scintigraphic spots means that source 2 has a polar angle between 0? and 10?, the possibility? to identify the photodetection sensors 17 which generate said spots, identifies which of the four second scintillation crystals 5 is irradiated and therefore the azimuth angle.

Se una sorgente 2 collimata ha un angolo polare, circa tra i 10? e i 20?, e quindi irradia la zona di contatto tra un cristallo frontale 5 e uno laterale 3, si hanno tre spot scintigrafici: due che identificano il secondo cristallo a scintillazione 5 e uno che identifica il primo cristallo a scintillazione 3. If a collimated source 2 has a polar angle, approximately between 10? and 20?, and therefore irradiates the contact area between a frontal crystal 5 and a lateral one 3, there are three scintigraphic spots: two which identify the second scintillation crystal 5 and one which identifies the first scintillation crystal 3.

Se una sorgente 2 collimata ha un angolo polare, circa tra i 10? e i 170?, e quindi irradia un primo cristallo a scintillazione 3 si avr? un solo spot scintigrafico che identifica il primo cristallo a scintillazione 3. If a collimated source 2 has a polar angle, approximately between 10? and the 170?, and therefore radiates a first crystal to scintillation 3 you will have? a single scintigraphic spot identifying the first scintillation crystal 3.

Se una sorgente 2 collimata ha un angolo polare, circa tra i 170? e i 180?, e quindi irradia il terzo cristallo a scintillazione 11, si avranno uno o pi? spot scintigrafici, in particolare si avr? sempre uno spot scintigrafico corrispondente all? area di fotorivelazione centrale Z0 irradiata. L?angolo azimutale viene misurato con modalit? analoghe alle precedenti. If a collimated source 2 has a polar angle, approximately between 170? and 180?, and therefore irradiates the third crystal with scintillation 11, will one or more? scintigraphic spots, in particular, will you have? always a scintigraphic spot corresponding to the irradiated central photodetection area Z0. The azimuth angle is measured with modality? similar to the previous ones.

La discretizzazione della sonda 1 nei modi descritti nelle diverse realizzazioni rende pi? veloce e facile l?identificazione della posizione 2D della sorgente rispetto allo stato dell?arte. The discretization of the probe 1 in the ways described in the various embodiments makes it more? quick and easy identification of the 2D position of the source with respect to the state of the art.

Quando la sorgente 2 ? allineata con la sonda 1 si avranno gli spot scintigrafici dei secondi cristalli a scintillazione 5 combinati con lo spot scintigrafico del cristallo a scintillazione centrale 10 o con gli spot scintigrafici dei cristalli a scintillazione di precisione 14 a seconda delle realizzazioni. When source 2 ? aligned with the probe 1 there will be the scintigraphic spots of the second scintillation crystals 5 combined with the scintigraphic spot of the central scintillation crystal 10 or with the scintigraphic spots of the precision scintillation crystals 14 depending on the embodiments.

Vantaggiosamente, la presenza del solo cristallo a scintillazione centrale 10 o del cristallo a scintillazione centrale 10 in combinazione con i cristalli a scintillazione di precisione 14, a cui corrispondono rispettivamente un sensore di fotorivelazione 17 o un sensore di fotorivelazione 17 per cristallo a scintillazione di precisione 14, insieme ai secondi cristalli a scintillazione 5, permettono di determinare la distanza relativa tra la sonda 1 e una sorgente 2 radioattiva. Advantageously, the presence of only the central scintillation crystal 10 or of the central scintillation crystal 10 in combination with the precision scintillation crystals 14, to which respectively correspond a photodetection sensor 17 or a photodetection sensor 17 for precision scintillation crystal 14, together with the second scintillation crystals 5, allow to determine the relative distance between the probe 1 and a radioactive source 2.

I sensori di fotorivelazione 17 utilizzati sono di tipo sostanzialmente convenzionale, funzionanti sul principio della moltiplicazione elettronica o a semiconduttore (SD Rivelatori di Silicio, SDD rivelatori di Silicio, APD Rivelatori di Silicio a valanga e SiPM, moltiplicatore di elettroni di Silicio basati su scarica Geiger). The photodetection sensors 17 used are of a substantially conventional type, operating on the principle of electronic or semiconductor multiplication (SD Silicon Detectors, SDD Silicon Detectors, APD Silicon Avalanche Detectors and SiPM, Geiger discharge-based Silicon electron multiplier) .

La differenziazione tra le tipologie di cristalli a scintillazione permette ai segnali ottenibili attraverso l?emissione di fotoni di luce, di trovarsi su bande di intensit? differenti. Pertanto, un?apposita unit? di rivelazione 18 pu? discernere, quale dei cristalli a scintillazione 3, 5, 10, 11, 14, 15 emette fotoni e in che misura, fornendo quindi un?indicazione spettrometrica (picco relativo alla specifica energia del raggio gamma) e un?indicazione vettoriale della direzione di provenienza della radiazione ionizzante. The differentiation between the types of scintillation crystals allows the signals obtainable through the emission of photons of light to be found on bands of intensity different. Therefore, a? special unit? of revelation 18 pu? discern which of the scintillation crystals 3, 5, 10, 11, 14, 15 emits photons and to what extent, thus providing a spectrometric indication (peak relating to the specific energy of the gamma ray) and a vector indication of the direction of origin of ionizing radiation.

Nel caso di una sorgente libera, che emette sull?intero angolo solido, ogni cristallo a scintillazione coinvolto registrer? un numero di eventi gamma rivelati proporzionale al proprio angolo solido di visione della sorgente. Ogni spot scintigrafico prodotto consente di determinare il numero di gamma rivelati dallo specifico cristallo a scintillazionein un determinato intervallo di tempo. In the case of a free source, which emits over the entire solid angle, each scintillation crystal involved will register? a number of detected gamma events proportional to its solid angle of view of the source. Each scintigraphic spot produced makes it possible to determine the number of gammas revealed by the specific scintillation crystal in a given time interval.

La media pesata degli eventi registrati da tutti i cristalli a scintillazione coinvolti nel sistema di riferimento della sonda 1, consente con buona precisione di determinare gli angoli polari e azimutali. La precisione della misura dipender? dal numero dei cristalli a scintillazione coinvolti e dalla statistica degli eventi rivelati. The weighted average of the events recorded by all the scintillation crystals involved in the reference system of probe 1 allows the polar and azimuthal angles to be determined with good precision. The accuracy of the measurement will depend? the number of scintillation crystals involved and the statistics of the detected events.

In questo modo, la sonda 1 possiede la peculiarit? di rivelare la direzione di provenienza/emissione della radiazione anche in assenza di definizione della direzione di rivelazione della radiazione al contrario di molti apparati di imaging come le gamma camere scintigrafiche. In this way, the probe 1 has the peculiarity? to reveal the direction of origin/emission of the radiation even in the absence of definition of the direction of detection of the radiation as opposed to many imaging devices such as scintigraphic gamma cameras.

Una volta identificata la direzione di provenienza delle radiazioni, ? possibile muovere la sonda 1 fino ad allinearla con la sorgente 2 per calcolare la distanza tra la sonda 1 e la sorgente 2. Once the direction of origin of the radiations has been identified, ? You can move probe 1 until it is aligned with source 2 to calculate the distance between probe 1 and source 2.

Grazie alla presenza dei secondi cristalli a scintillazione 5 e del cristallo a scintillazione centrale 10 o dei cristalli a scintillazione di precisione 14, l?allineamento della sonda 1 ? univocamente identificabile dal bilanciamento dei conteggi dei secondi cristalli a scintillazione 5 e/o dei cristalli a scintillazione di precisione 14. Il livello di precisione dei conteggi rivelati ? assicurato da una specifica firma spettrometrica di ogni cristallo a scintillazione preventivamente calibrato all?energia di emissione gamma della sorgente 2. Thanks to the presence of the second scintillation crystals 5 and of the central scintillation crystal 10 or of the precision scintillation crystals 14, the alignment of the probe 1 is correct. uniquely identifiable by the balance of the counts of the second scintillation crystals 5 and/or of the precision scintillation crystals 14. The level of precision of the detected counts ? ensured by a specific spectrometric signature of each scintillation crystal previously calibrated to the gamma emission energy of source 2.

Una volta allineata la sonda 1 si calcola il rapporto tra: l?angolo solido tra la sonda 1 e il cristallo a scintillazione centrale 10 e l?angolo solido tra la sonda 1 e i secondi cristalli a scintillazione 5, secondo l?equazione Once probe 1 is aligned, the ratio is calculated between: the solid angle between probe 1 and the central scintillation crystal 10 and the solid angle between probe 1 and the second scintillation crystals 5, according to the equation

noto questo rapporto, l?unit? di rivelazione 18 calcola la distanza tra sonda 1 e la sorgente 2 con un errore inferiore ad 1 mm. known this relationship, the unit? detector 18 calculates the distance between probe 1 and source 2 with an error of less than 1 mm.

Quanto descritto per il cristallo a scintillazione centrale 10 ? anche vero per i cristalli a scintillazione di precisione 14 che per? forniscono quattro informazioni che opportunamente combinate definiscono un angolo solido che permette di allineare la sorgente 2 all?asse di simmetria X della struttura a geometria tubolare 4 in modo ancora pi? preciso rispetto a quanto ottenibile con il solo cristallo a scintillazione centrale 10. What is described for the central scintillation crystal 10 ? also true for the scintillation crystals of precision 14 that for? they provide four pieces of information which, when suitably combined, define a solid angle which allows the source 2 to be aligned to the X symmetry axis of the tubular geometry structure 4 in an even more accurate way. more precise than what can be obtained with only the central scintillation crystal 10.

La sonda a scintillazione 1 sopra descritta pu? fare parte di uno strumento intra-operatorio. The scintillation probe 1 described above can? be part of an intra-operative instrument.

Detto strumento intra-operatorio non richiede ulteriori componenti salvo un?impugnatura di tipo convenzionale e i collegamenti tra il dispositivo di fotorivelazione e un?unit? di rivelazione 18 che contiene il software di rivelazione. Said intra-operative instrument does not require any further components except a conventional type handle and the connections between the photodetection device and a unit? 18 which contains the detection software.

Quindi, esso ? facilmente maneggiabile e pu? essere, per peso e volume, contenuto in una mano. So, it ? easy to handle and pu? be, by weight and volume, contained in one hand.

La sonda 1 sopra descritta potr? avere un diametro complessivo compreso tra 10 mm e 50 mm, con uno spessore della struttura a geometria tubolare 4 da 2 a 20 mm e un?altezza massima di circa 100 mm. Probe 1 described above could have an overall diameter of between 10 mm and 50 mm, with a thickness of the tubular geometry structure 4 of between 2 and 20 mm and a maximum height of about 100 mm.

Lo spessore dei secondi cristalli a scintillazione 5 potr? essere ad esempio 3 ? 15 mm. The thickness of the second scintillation crystals 5 will be able to be for example 3 ? 15mm.

Lo spessore del terzo cristallo a scintillazione 11 potr? essere ad esempio di 3 ? 15 mm. The thickness of the third scintillation crystal 11 will be able to be for example of 3 ? 15mm.

Lo spessore del cristallo a scintillazione centrale 10 potr? essere per esempio di 3 ? 25 mm affinch? la porzione libera anteriore della cavit? N abbia un?altezza di 10 ?75 mm. The thickness of the central scintillation crystal 10 will be able to be for example of 3 ? 25 mm so that? the anterior free portion of the cavity? N has a height of 10 ?75 mm.

Lo spessore dei cristalli a scintillazione di precisione 14 potr? essere per esempio di 0.5 ? 5 mm e la loro forma con geometria a spicchio di circonferenza. The thickness of the 14 precision scintillation crystals will be able to be for example 0.5 ? 5 mm and their shape with a circumference segment geometry.

Lo spessore del cristallo a scintillazione interno 15 potr? essere per esempio di 0.5 ? 5 mm. The internal scintillation crystal thickness 15 will be able to be for example 0.5 ? 5mm.

Il dispositivo di fotorivelazione comprende una pluralit? di sensori di fotorivelazione o fotomoltiplicatori 17 allo stato solido di tipo SiPM raggruppati, secondo le realizzazioni delle figure 1, 2, 3, in cinque aree di rivelazione Z. Ogni area di rivelazione Z pu? essere composta da uno o pi? fotomoltiplicatori 17 collegati tra loro in parallelo. Il dispositivo di fotorivelazione include anche un sensore di temperatura 28 utilizzato per la compensazione della tensione di bias dei fotomoltiplicatori 17. The photodetection device comprises a plurality of photodetection sensors or photomultipliers 17 in the solid state of the SiPM type grouped, according to the embodiments of figures 1, 2, 3, in five detection areas Z. Each detection area Z can? be composed of one or more photomultipliers 17 connected to each other in parallel. The photodetection device also includes a temperature sensor 28 used for compensation of the bias voltage of the photomultipliers 17.

I fotomoltiplicatori 17 convertono i fotoni di luce emessi dai cristalli a scintillazione 3, 5, 10, 11, 14, 15 della sonda 1 in carica elettrica proporzionale al numero di fotoni incidenti. The photomultipliers 17 convert the photons of light emitted by the scintillation crystals 3, 5, 10, 11, 14, 15 of the probe 1 into electric charge proportional to the number of incident photons.

L?unit? di rivelazione 18, che contiene il software di rivelazione, comprende un preamplificatore di carica 19 per ogni area di rivelazione Z. Ogni preamplificatore 19 ? collegato in accoppiamento diretto ad un convertitore analogico digitale 20 con Sample&Hold per la conversione del segnale luminoso in formato digitale. Ad ogni evento gamma un rivelatore di evento 22 genera un segnale di start utilizzato da un acceleratore hardware 23 integrato in un FPGA 21 per sincronizzare la conversione dei segnali sul picco dell?impulso e quindi acquisire i cinque dati in formato digitale. The unit of detection 18, which contains the detection software, comprises a charge preamplifier 19 for each detection area Z. Each preamplifier 19 ? connected in direct coupling to an analog-to-digital converter 20 with Sample&Hold for converting the light signal into digital format. At each gamma event, an event detector 22 generates a start signal used by a hardware accelerator 23 integrated in an FPGA 21 to synchronize the conversion of the signals on the peak of the pulse and therefore acquire the five data in digital format.

Utilizzando i cinque valori digitali, un algoritmo integrato in hardware, in un classificatore di area e contatore di eventi 24 nella FPGA 21 consente di definire su quale o quali cristalli della sonda 1 ? stato assorbito un fotone gamma. Per eventi assorbiti sul terzo cristallo a scintillazione 11 l?algoritmo consente di definire cinque cristalli virtuali corrispondenti alle superfici del cristallo a scintillazione centrale 10 e dei primi cristalli a scintillazione 3. La suddivisione del cristallo trasversale 11, di forma planare, in cinque cristalli virtuali consente di utilizzare anche la distribuzione degli eventi su questo cristallo a scintillazione per calcolare la posizione della sorgente 2. Using the five digital values, an algorithm integrated in hardware, in an area classifier and event counter 24 in the FPGA 21 allows to define on which or which crystals of the probe 1 ? a gamma photon was absorbed. For events absorbed on the third scintillation crystal 11 the algorithm allows to define five virtual crystals corresponding to the surfaces of the central scintillation crystal 10 and of the first scintillation crystals 3. The subdivision of the transversal crystal 11, of planar shape, into five virtual crystals also allows the distribution of events on this scintillation crystal to be used to calculate the position of source 2.

Se l?evento ? stato convertito in luce all?interno di un solo cristallo (fisico o virtuale) viene incrementato il contatore di eventi del cristallo stesso e il relativo multicanale dei quattordici MCA 26 (uno per ogni cristallo fisico o virtuale). Se l?evento ? stato assorbito su pi? cristalli, fisici o virtuali, per effetti tipo Compton o in presenza di pi? eventi coincidenti, l?evento viene scartato e non considerato ai fini della navigazione e localizzazione della sorgente 2. Da Command Line o da interfaccia grafica ? possibile impostare le finestre energetiche di interesse per ognuno dei quattordici MCA 26. In questo caso il contatore di eventi 24, utilizzato per il successivo calcolo della posizione della sorgente 2, viene incrementato solo se la carica ? all?interno della finestra in energia di interesse. If the event ? been converted into light within a single crystal (physical or virtual) the event counter of the crystal itself and the related multi-channel of the fourteen MCA 26 are increased (one for each physical or virtual crystal). If the event ? been absorbed on pi? crystals, physical or virtual, for effects like Compton or in the presence of more? coincident events, the event is discarded and not considered for navigation and source localization purposes 2. From the Command Line or from the graphical interface? possible to set the energy windows of interest for each of the fourteen MCA 26. In this case the event counter 24, used for the subsequent calculation of the position of the source 2, is incremented only if the charge ? within the window in the energy of interest.

La FPGA 21 acquisisce inoltre la lettura del sensore di temperatura 28 integrato sul dispositivo di fotorivelazione e comprende un modulo per la gestione e la decodifica 25 dei comandi ricevuti dal microcontrollore 34 e uno SPI multiplexer 27. The FPGA 21 also acquires the reading of the temperature sensor 28 integrated on the photodetection device and comprises a module 25 for managing and decoding the commands received from the microcontroller 34 and an SPI multiplexer 27.

La FPGA 21 pu? essere anche connessa con un accelerometro a tre assi 29, un?unit? di memoria 30, uno speaker 31 e un attuatore aptico 32. The FPGA 21 can? also be connected with a three-axis accelerometer 29, a unit? of memory 30, a speaker 31 and a haptic actuator 32.

Attraverso la FPGA 21 il microcontrollore 34 regola la tensione di uscita dell?alimentatore 33 per compensare la tensione di bias dei fotorivelatori 17 in base alla temperatura rilevata dal sensore 28. Through the FPGA 21, the microcontroller 34 adjusts the output voltage of the power supply 33 to compensate the bias voltage of the photodetectors 17 on the basis of the temperature detected by the sensor 28.

Attraverso la FPGA 21 il microcontrollore 34 regola gli offset dei preamplificatori di carica 19 attraverso un modulo di regolazione offset 42. Through the FPGA 21, the microcontroller 34 regulates the offsets of the charge preamplifiers 19 through an offset regulation module 42.

Grazie alla presenza dello speaker 31 e dell?attuatore aptico 32, sotto la guida di un navigatore e di appositi segnali tattili e/o sonori che indicheranno su, gi?, destra, sinistra, l?operatore sposter? la sonda 1 fino ad arrivare nella posizione in cui ? di fronte alla sorgente 2. Thanks to the presence of the speaker 31 and of the haptic actuator 32, under the guidance of a navigator and appropriate tactile and/or sound signals which will indicate up, down, right, left, the operator will move the? probe 1 until it reaches the position where ? in front of the source 2.

L?unit? di rivelazione 18 comprende anche un microcontrollore 34 connesso all?FPGA 21 tramite un BUS digitale e una interfaccia SPI. Il microcontrollore comprende un modulo d?interfaccia e connessione (wi-fi, bluetooth, etc.) 35, un modulo software di autocalibrazione 36, i driver per i circuiti integrati (accelerometro, memoria, RTC, DAC) e le interfacce SPI e DIO 37, un modulo per l?elaborazione dei dati di navigazione e distanza 38, un WEB server 39 per l?interfaccia grafica, un Command Line Interface (CLI) manager 40 per la gestione e configurazione del dispositivo via interfaccia USB o tramite connessione telnet, un Real Time Clock (RTC) 43 per il mantenimento dell?orario e un modulo di gestione dell?alimentazione e della batteria 41, preferibilmente con ricarica wireless. The unit of detection 18 also comprises a microcontroller 34 connected to the FPGA 21 via a digital BUS and an SPI interface. The microcontroller comprises an interface and connection module (wi-fi, bluetooth, etc.) 35, a self-calibration software module 36, the drivers for the integrated circuits (accelerometer, memory, RTC, DAC) and the SPI and DIO interfaces 37, a module for processing navigation and distance data 38, a WEB server 39 for the graphical interface, a Command Line Interface (CLI) manager 40 for managing and configuring the device via USB interface or via telnet connection, a Real Time Clock (RTC) 43 for keeping time and a power and battery management module 41, preferably with wireless charging.

Durante le fasi di avvicinamento alla sorgente 2, la variazione relativa dei conteggi con l?inverso del quadrato della distanza, da parte dell?unit? di rivelazione 18, consentir? di prevedere anche la distanza rimanente e le coordinate finali della sorgente 2 stessa. During the phases of approach to the source 2, the relative variation of the counts with the inverse of the square of the distance, by the unit? of revelation 18, consent? to predict also the remaining distance and the final coordinates of the source 2 itself.

La sonda 1 cos? costruita pu? fornire quindi ratei di conteggio molto elevati, analogamente ad apparati esistenti che non danno per? informazioni sulla direzione di provenienza della radiazione, e almeno 100 volte superiori a sistemi di imaging come piccole gamma camere per scintigrafia; detta sonda 1 ? inoltre in grado di autocalibrarsi, infatti in un secondo aspetto, la presente invenzione riguarda un metodo di autocalibrazione della sonda a scintillazione 1. Probe 1 cos? built can? therefore provide very high counting rates, similarly to existing devices that do not give for? information on the direction of origin of the radiation, and at least 100 times higher than imaging systems such as small gamma cameras for scintigraphy; said probe 1 ? moreover capable of self-calibration, in fact in a second aspect, the present invention relates to a method of self-calibration of the scintillation probe 1.

Il metodo di auto-calibrazione di una sonda a scintillazione 1 come precedentemente descritta, in cui i cristalli a scintillazione sono realizzati con Ortosilicato di Lutezio drogato al Cerio (LSO(Ce) Lu2SiO5:Ce) o con Ortosilicato di Ittrio-Lutezio drogato Cerio (LYSO Lu2(1?x)Y2xSiO5:Ce), prevede di posizionare la sonda all?interno di un contenitore schermante le radiazioni di fondo ambientale. The method of self-calibration of a scintillation probe 1 as previously described, in which the scintillation crystals are made of Cerium-doped Lutetium Orthosilicate (LSO(Ce) Lu2SiO5:Ce) or Cerium-doped Yttrium-Lutetium Orthosilicate ( LYSO Lu2(1?x)Y2xSiO5:Ce), plans to place the probe inside a container that shields the ambient background radiation.

I cristalli a scintillazione auto-emetteranno delle radiazioni ? e ?, dovute al decadimento del Lu176, che saranno rilevate, per ciascun cristallo a scintillazione dall?unit? di rivelazione 18. Will scintillation crystals self-emit radiation? and ?, due to the decay of Lu176, which will be detected, for each crystal to scintillation from the unit? of revelation 18.

L?unit? di rivelazione 18 acquisisce gli eventi gamma dell?auto-emissione dei cristalli a scintillazione dovute al decadimento del Lu176 identificandone le firme spettrometriche per ciascun cristallo a scintillazione. The unit detector 18 acquires the gamma events of the self-emission of the scintillation crystals due to the decay of Lu176 identifying its spectrometric signatures for each scintillation crystal.

Un algoritmo implementato nell?unit? di rivelazione 18 identifica i picchi spettrometrici delle energie caratteristiche del decadimento del Lu<176>, e auto-calibra in tempo reale la sonda 1 regolando guadagno e offset, per riportare i picchi ai valori di canale corrispondenti. Tale metodo, oltre a semplificare le operazioni di verifica e calibrazione della sonda 1 consente di verificarne la corretta funzionalit? e il mantenimento della qualit? dell?accoppiamento ottico tra i cristalli a scintillazione e l?unit? di rivelazione 18. An algorithm implemented in the unit? detector 18 identifies the spectrometric peaks of the characteristic energies of the Lu<176> decay, and auto-calibrates probe 1 in real time by adjusting the gain and offset, to bring the peaks back to the corresponding channel values. This method, in addition to simplifying the verification and calibration operations of the probe 1, allows to verify its correct functionality? and the maintenance of quality? of the optical coupling between the scintillation crystals and the unit? of revelation 18.

Un ulteriore vantaggio della presente invenzione ? che durante il normale funzionamento, l?unit? di rivelazione 18 elabora i conteggi degli eventi gamma rilevati da ciascun cristallo a scintillazione variando dinamicamente il tempo di integrazione sulla base del rate di eventi gamma rilevati e calcolando attraverso algoritmi dedicati gli angoli azimutali e polari di almeno una sorgente 2 e, per alcune realizzazioni, la sua distanza dalla sonda 1 quando localizzata. A further advantage of the present invention ? that during normal operation, the unit? of detection 18 processes the counts of the gamma events detected by each scintillation crystal dynamically varying the integration time on the basis of the rate of gamma events detected and calculating through dedicated algorithms the azimuth and polar angles of at least one source 2 and, for some embodiments, its distance from Sonde 1 when located.

I dati cos? elaborati vengono resi disponibili in forma numerica e/o grafica attraverso il modulo di interfaccia 35 ed eventualmente integrati da segnali sonori e tattili per velocizzare la localizzazione della sorgente 2. The data what? processed are made available in numerical and/or graphic form through the interface module 35 and possibly integrated by sound and touch signals to speed up the localization of the source 2.

Per migliorare la precisione dei dati di navigazione, di centraggio e di profondit? ? possibile utilizzare un?opzione per incrementare progressivamente il tempo di integrazione degli eventi gamma quando la sonda 1 viene mantenuta ferma, in una qualsiasi posizione utilizzando i dati rilevati dall?accelerometro a tre assi 29. Quando la sonda 1 viene spostata, il tempo di integrazione viene immediatamente reimpostato al valore precedente. To improve the accuracy of navigation data, centering and depth? ? It is possible to use an option to progressively increase the integration time of the gamma events when probe 1 is kept stationary, in any position using the data detected by the three-axis accelerometer 29. When probe 1 is moved, the integration time it is immediately reset to the previous value.

Con l?opportuna manualit? d?uso e abilit? di navigazione, il sistema ? in grado di rivelare sorgenti 2 di radiazione con una precisione fino a 1 mm, con efficienze cos? elevate da riuscire a localizzarle in un tempo variabile tra frazioni di secondo e poche decine di secondi, in ragione delle dimensioni del campo di visione e della radioattivit? presente in ogni singola sorgente. With the? appropriate manual? of? use and skill? of navigation, the system ? capable of detecting sources 2 of radiation with an accuracy of up to 1 mm, with efficiencies so? high enough to be able to locate them in a variable time between fractions of a second and a few tens of seconds, due to the size of the field of vision and the radioactivity? present in every source.

Una sonda 1 cos? costruita potrebbe costituire anche un sistema di guida della direzione connesso a una telecamera che cos? pu? visivamente far localizzare anche in modo dinamico un oggetto radioattivo (una persona, una valigia in movimento). A probe 1 cos? built could also constitute a direction guidance system connected to a camera that cos? can? visually to locate even dynamically a radioactive object (a person, a moving suitcase).

Una sonda 1 comprendente detta unit? di rivelazione 18 permette di identificare sorgenti 2 radioattive multiple avvalendosi, preferibilmente, di intelligenza artificiale. A probe 1 comprising said unit? of detection 18 allows to identify multiple radioactive sources 2 preferably making use of artificial intelligence.

Nel caso di apparati fissi, un sistema di triangolazione basato su tre apparati posizionati in punti diversi pu? risultare particolarmente efficace. In the case of fixed devices, a triangulation system based on three devices positioned at different points can be particularly effective.

Alla sopra descritta sonda a scintillazione e suo metodo di utilizzo, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potr? apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate. To the above-described scintillation probe and its method of use, a person skilled in the art, in order to satisfy further and contingent needs, will be able to make numerous further modifications and variations, all however included in the scope of protection of the present invention, as defined by the attached claims.

Claims

1. Scintillation probe (1), of the active collimator type, to detect the position of one or more? sources (2) of electromagnetic radiation produced by the radioactive decay of nuclei or the like, comprising at least one photodetector device and a plurality of of scintillation crystals arranged around a cavity? central (N) so as to form a tubular geometry structure (4) in which ? defined a? extremity? of photorevelation, at which ? willing said at least one photodetection device, and a? extremity? opposite (12) to it, each scintillation crystal of said plurality? presenting respective interfaces, side and end?, in contact with corresponding interfaces side and end? of adjacent scintillation crystals, and other free surfaces, in which said plurality? of scintillation crystals includes:

? at least three first lateral scintillation crystals (3), shaped so as to form a first longitudinal segment of the tubular geometry structure (4), and provided with respective first lateral interfaces (7) matching and in contact with each other;

? at least three second frontal scintillation crystals (5), shaped so as to form a second longitudinal segment of the tubular geometry structure (4) adjacent to said first segment, and provided with respective second lateral interfaces (7) matching and in contact with each other;

wherein the first and second scintillation crystals (3, 5) of the first and second segments are offset and in contact with each other, at respective end interfaces? (8), so that each second scintillation crystal (5) of the second segment is arranged in contact with at least two first scintillation crystals (3) of the first segment, and in which said first and second scintillation crystals (3, 5 ) are optically isolated, in the field of visible light, from each other, in correspondence with the respective lateral interfaces (7), and in correspondence with the surface of the second scintillation crystals (5) which form said end? opposite (12).

2. Scintillation probe (1) according to claim 1, wherein the scintillation crystals which form said tubular geometry structure (4) are made of the same material.

3. Scintillation probe (1) according to claim 1 or 2, wherein, in the scintillation crystals which form said tubular geometry structure (4), the absorption of radiation is, with energy ranging from 30 keV to 700 keV , ? such as to prevent the transmission of a portion of incident radiation greater than the 8% of the total incident radiation in one crystal to other adjacent crystals.

4. Scintillation probe (1) according to claim 1 or 2, wherein the scintillation crystals are made of materials which absorb at least 70% of radiation? incidents with energy between 30 keV and 200 keV, and not less than 20% for radiations with higher energies.

5. Scintillation probe (1) according to any one of the preceding claims, wherein the scintillation crystals are of the type with a high effective atomic number, in particular greater than 50, preferably made of a crystalline material selected from the group consisting of: Germanate Bismuth 20 (BGO: Bi4Ge3O12 or Bi12GeO22), Cerium-doped Lutetium Orthosilicate (LSO(Ce) Lu2SiO5:Ce), Cerium-doped Yttrium-Lutetium Orthosilicate (LYSO Lu2(1?x)Y2xSiO5:Ce), Aluminum Gadolinium Cerium-doped Gallium Garnet (GAGG:Ce).

Scintillation probe (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first lateral scintillation crystals (3) have a circumferential arc cross-section (9) with the same angular extent, extending longitudinally parallel to an axis of central symmetry (X) of said tubular geometry structure (4).

7. Scintillation probe (1) according to any one of the preceding claims, further comprising at least one central scintillation crystal (10), included in the cavity? center (N) of the tubular geometry structure (4) so as to obstruct it completely; optically isolated at one of its perimeter interfaces (48) which ? in contact with the first scintillation crystals (3) of the first segment, in such a way that in such a way that the scintillation probe (1) is arranged to detect a position in a 3D space of a radioactive source (2), calculating the its distance.

8. Scintillation probe (1) according to claim 7, comprising at least a third full transversal scintillation crystal (11), shaped so as to form a third segment of said tubular geometry structure (4), arranged adjacent to said first segment at the end? of photodetection of the tubular geometry structure (4), and in contact with respective interfaces of said first crystals (3) of the first segment and of the central crystal (10), said third scintillation crystal (11) being optically isolated at its own perimeter surface (44).

The scintillation probe (1) according to claim 8, wherein said third scintillation crystal (11) is divided into at least four virtual crystals, which correspond to four respective detection areas (Z) of? detection, the photodetection device comprising at least one photodetection sensor (17) for each of said detection areas (Z).

A scintillation probe (1) according to any one of claims 7 to 9, comprising at least one precision scintillation crystal (14) lying on its surface facing said end. opposite (12) so as to partially cover it, to optimize the alignment of the probe (1) with the source (2).

11. Scintillation probe (1) according to any one of the preceding claims, comprising a further tubular scintillation crystal (15), arranged inside the cavity? center (N) of the tubular geometry structure (4), extending coaxially over their entire height, so as to be in contact with the first and second crystals (3, 5) of the first and second segment, forming a respective interface That ? optically isolated.

12. Scintillation probe (1) according to any one of the preceding claims, wherein the scintillation crystals of the tubular geometry structure (4) exhibit a scintillation and/or scattering characteristic of the light different from the scintillation and/or scattering characteristic of the light from other scintillation crystals of the tubular geometry structure (4).

13. Scintillation probe (1) according to any one of the preceding claims, comprising a unit? of revelation (18), on which ? implemented a detection software, and in turn including:

? at least one charge preamplifier (19) for each photodetection sensor (17) of the photodetection device;

? an analog to digital converter (20) for each photodetection sensor (17);

? an FPGA (21) and a microcontroller (34) for reading the digital data and processing it;

? a graphical interface and data transmission module (35); And

? a feeding system (41).

14. Scintillation probe (1) according to claim 13, wherein the graphic interface module (35), through the detection software, is arranged to set the energy windows of interest for each crystal (physical or virtual) to which a respective MCA corresponds (26), in order to identify the spectrometric signature of the crystals irradiated by at least one source (2).

15. Scintillation probe (1) according to claim 13 or 14, wherein the unit? of detection (18), through the detection software, progressively increases the integration time of the gamma events in the area classifier and event counter 24, when the probe is kept stationary in any position using the data detected by the three-axis accelerometer (29) while, when the probe (1) is moved, the integration time is automatically reset by the detection software to the previous value.

Scintillation probe (1) according to one of claims 13 to 15, wherein the microcontroller comprises a self-calibration software module (36).

The self-calibration method for the scintillation probe (1) of claims 7 and 16, wherein the scintillation crystals are made with Cerium-doped Lutetium Orthosilicate (LSO(Ce) Lu2SiO5:Ce) or with Yttrium Orthosilicate - cerium doped lutetium (LYSO Lu2(1?x)Y2xSiO5:Ce), comprising the following phases:

a) place the probe (1) inside a container that shields external radiation;

b) to acquire the self-emission radiations of Lu<176>, which will be detected, for each scintillation crystal from the unit? of revelation (18);

c) identify, through the self-calibration software module (36), the characteristic energy peaks of Lu<176> for each scintillation crystal;

d) correct, through a dedicated algorithm in the self-calibration software, the gains of the charge preamplifiers (19) and the offset adjustments (42) to align the energy peaks of the spectra of the first crystals (3) and of the central crystal (10) at pre-set channel values;

e) verify the coherence of the energy spectra of the scintillation crystals;

f) identify, through an analysis of the spectra, possible hardware problems of the photomultipliers (17), of the unit? detection (18) or optical coupling problems for each scintillation crystal.